Coulage en bande et anisotropie des céramiques multimatériaux

Abstract

Ces travaux de thèse visent principalement la synthèse d’un nouveau type de céramiques technique dites composites à base de cordiérite et de mullite. Cependant, une argile kaolinitique de Tamazert (Jijel, Algérie) a été sélectionné comme matière première pour cette étude grâce à sa composition minéralogique spécifique et à sa grande capacité d’utilisation dans l’industrie céramiques. Le procédé de coulage en bande a été utilisé pour la mise en forme des différentes bandes crues avec divers formulations en argile kaolinitique et de magnésite. Ces travaux de thèse consistent, en premier lieu, à étudier l’effet de l’ajout de la magnésite avec des teneurs entre 3 à 12% en masse sur la dispersion des suspensions en argile kaolinique, en utilisant des mesures de potentiel zêta et des caractérisations rhéologiques. D’autres parts, examiner les propriétés des échantillons crus et frittés par des analyses thermiques (thermodilatométrie), diffraction des rayons X, mesure de la conductivité thermique, microscopie électronique à balayage, et des essais de flexion biaxiale. Les différents échantillons crus ont été frittés dans la plage de température de 1 000 à 1 200 °C pendant 30 min, 90 min et 3 h (le palier de frittage varient seulment à la température de 1 200 °C). Les résultats obtenus durant ces travaux de thèse ont montré qu’une meilleure stabilité des suspensions d’argile kaolinitique est obtenue en présence des quantités optimale en hexamétaphosphate de sodium et de silicate de sodium comme dispersants, 0,2 et 1,2% en masse, respectivement. Nous avons constaté aussi qu’une augmentation de la concentration en magnésite au-dessus de 6% en masse inhibe la dispersion des suspensions de l’argile kaolinitique par formation des complexes solubles. D’un autre côté, nous avons conclu que l’augmentation de la température de frittage jusqu’à 1200 °C réduit fortement la porosité totale des échantillons, ce qui implique l’augmentation des valeurs de le contrainte à la rupture. En effet, les échantillons avec 6 et 12% en masse de magnésite, frittés durant 3h présentent des valeurs de contrainte à la rupture les plus élevées, 117 et 115 MPa, respectivement, et une porosité apparente modérée de 27 et 26 %, respectivement. Les céramiques obtenues semblaient prometteuses pour une utilisation ultérieure comme substrat, avec une forte anisotropie dans les propriétés dues à la microstructure texturée